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    【陝西菠萝蜜app成年视频實業】分享:剛柔複合式路麵層間抗裂材料疲勞性能研究

    剛柔複合式路麵層間抗裂材料疲勞性能研究

    近年來,以普通水泥混凝土、連續配筋混凝土、碾壓混凝土、貧混凝土、橫縫設傳力杆的普通混凝土、鋼纖維混凝土等作為剛性基層的複合式瀝青路麵得到了快速發展。還有很多早期修建的水泥混凝土路麵經過多年的交通荷載與雨水作用也麵臨維修和提質改造,而水泥混凝土路麵加鋪瀝青麵層是最常采用的一種路麵結構形式。水泥混凝土剛性基層能大大提高路麵結構的承載力,瀝青麵層能有效改善行車的舒適性,且剛性基層加鋪瀝青麵層的複合式路麵明顯提高了路麵的使用性能,延長了路麵的使用壽命。

    CC+AC剛柔複合式路麵最大的技術難題是如何處理反射裂縫問題。由於水泥混凝土板存在大量的橫縫和縱縫,在長期的交通荷載、季節性和晝夜溫度變化的熱脹冷縮作用下,瀝青加鋪層極易出現反射裂縫,影響路麵的使用壽命。因此,剛柔複合式路麵層間抗裂材料應具有優良的抗剪切和抗彎拉疲勞等性能。

    在研究過程中,室內製作了直接加鋪、加鋪浸漬土工布和加鋪2cm抗裂層材料3種CC+AC複合試件,分別進行彎拉型(中荷載)和剪切型(彎拉型)疲勞性能試驗,通過對比和觀察裂縫擴展情況,評價層間抗裂材料的疲勞性能。

    抗裂層材料性能指標及複合試件結構

    抗裂層材料組成及其性能指標

    抗裂層材料是一種高黏高彈特殊瀝青混合料,能將接縫、裂縫集中區域的應力分散到較大的麵積上,減小應力峰值,使擴散到相鄰介質(瀝青加鋪層)中的應力也減小,可以延緩反射裂縫出現的時間並減小裂縫擴展的速度,還可使瀝青加鋪層反射裂縫出現的位置偏離水泥混凝土路麵板接縫、裂縫位置。抗裂層材料中瀝青膠結料采用的是筆者所在課題組研發並申請國家發明專利的複合改性瀝青。

    複合試件結構

    為研究層間抗裂材料抗開裂能力,分別成型5cm水泥混凝土+2cm抗裂層材料+3cmAC13C瀝青混凝土、5cm水泥混凝土板+浸漬無紡土工布(兩油一布)+5cmAC13C瀝青混凝土和5cm水泥混凝土板+5cmAC13C瀝青混凝土板3種複合試件,進行對比試驗。

    複合試件成型步驟

    (1)在車轍板試模中成型5cm厚水泥混凝土板,在水泥混凝土板之間預留0.5cm裂縫,用設計拉毛工具將試件表麵拉毛,並灑水養護7d。

    (2)加鋪抗裂層試件:在水泥混凝土板上熱撒用量為1.6kg/m2的SBS改性瀝青,然後加鋪2cm熱拌抗裂層材料,用小型擊實錘擊實,最後加鋪3cmAC13C瀝青混凝土,並在輪碾成型機上碾壓12個往返。

    加鋪浸漬無紡土工布試件:在水泥混凝土板上熱撒用量為1.6kg/m2的SBS改性瀝青,將土工布平鋪於水泥混凝土板,然後再熱撒1.6kg/m2的SBS改性瀝青,最後加鋪5cmAC13C瀝青混凝土至試模頂端,並用輪碾成型機碾壓12個往返。

    直接加鋪:在水泥混凝土板上熱撒用量為1.6kg/m2的SBS的改性瀝青,然後加鋪5cmAC13C瀝青混凝土,並用輪碾成型機碾壓12個往返。

    (3)待車轍板試件冷卻後,拆除試模。

    (4)將拆模後車轍板試件切割成300mm×100mm×100mm的條形試件。

    中、偏荷載疲勞試驗方法

    疲勞試驗加載方式

    複合試件的中、偏荷載疲勞試驗,旨在模擬裂縫處瀝青加鋪層受彎拉應力和剪切應力時,層間抗裂材料抵抗疲勞開裂能力。

    疲勞試驗觀測方法

    複合試件疲勞試驗采用刻度觀測法,即在瀝青加鋪層側麵先用塗料抹白,然後由水泥混凝土板麵算起在接縫上方畫上1~4cm刻度,以此對反射裂縫的擴展進行觀測。

    疲勞試驗加載值

    試驗對瀝青加鋪層沿寬度方向施加麵積為10cm×5cm條形荷載,先測試直接加鋪試件在中、偏荷載作用下極限破壞荷載,然後按0.6倍極限破壞荷載對不同複合試件進行疲勞試驗。其荷載比為0.1,試驗溫度為25℃,加載頻率為10Hz的半正弦波,以裂縫貫通至瀝青加鋪層頂麵時的疲勞作用次數評價疲勞抗裂性能。

    中、偏荷載疲勞試驗結果分析

    中荷載疲勞試驗結果

    對不同複合試件施加中荷載,觀測瀝青加鋪層初裂、1cm、2cm、3cm、4cm和終裂疲勞試驗次數。

    試驗結果可知,方案I隨著加載次數增加,裂縫沿著接縫處逐漸向上擴展,無明顯分叉現象,且擴展速度較快,當加載次數達到3320次時裂縫貫穿。方案Ⅱ裂縫擴展模式與方案I基本相似,當裂縫擴展至2cm時,裂縫延伸速度減緩,加載次數達到6310次時試件破壞。方案III當加載530次時,與抗裂層材料接觸的AC13C瀝青混凝土出現裂縫,隨後裂縫向上擴展,當加載次數達到7830次時裂縫擴展至頂麵;對於抗裂層材料,當加載830次時,抗裂層材料出現細小裂縫,隨後裂縫擴展速度明顯減慢,加載到9470次時裂縫才擴展至2cm處。

    偏荷載疲勞試驗結果

    對不同複合試件施加偏荷載,觀測瀝青加鋪層初裂、1cm、2cm、3cm、4cm和終裂疲勞試驗次數。

    試驗結果可知,方案I加載970次時,瀝青加鋪層在接縫上方出現裂縫,隨後裂縫沿垂直方向逐漸向上擴展,當加載次數達到8050次時裂縫擴展至頂麵,試件斷裂。方案II在加載1160 次時出現初裂,隨後裂縫均勻向上擴展,當加載達到10520次時裂縫貫通,試件破壞。方案Ⅲ當加載到1320次時,與抗裂層材料接觸的AC13C瀝青混凝土出現裂縫,隨後裂縫逐漸向上擴展,當加載7940次時裂縫擴展至3cm處,當加載次數達到13050次時裂縫擴展至頂麵;對於抗裂層材料,當加載2470次時抗裂層材料底麵出現微小裂縫,並緩慢向上擴展,當加載7830次時裂縫擴展至1cm處,當加載至16360次時,裂縫擴展至抗裂層材料頂麵。

    結果分析

    由複合試件的中荷載和偏荷載疲勞試驗可知,加鋪抗裂層材料的複合試件抗開裂性能明顯優於加鋪浸漬土工布和直接加鋪的複合試件,抗裂層材料可有效吸收來自交通荷載和溫度變化引起的彎拉應力和剪切應力,可有效減緩反射裂縫的產生和擴展,具有優良的抗開裂性能。

    結語

    (1)成型了3種不同複合試件進行中荷載和偏荷載疲勞試驗,並創造性地提出了室內疲勞試驗加載方法和裂縫擴展觀測方法。

    (2)從裂縫擴展規律可知,直接加鋪和層間加鋪浸漬土工布時瀝青層出現裂縫後,裂縫基本垂直並迅速向上擴展,而層間加鋪抗裂層材料產生裂縫後,裂縫擴展明顯緩慢。

    (3)在中荷載和偏荷載作用下,由疲勞試驗結果可知:在層間加鋪抗裂層材料明顯優於加鋪浸漬土工布和直接加鋪,表明抗裂層材料可有效吸收裂縫處產生的彎拉應力和剪切應力,有效延緩反射裂縫擴展。

    研究成果可為我國剛柔複合式路麵層間抗裂材料的合理選擇與應用提供參考,也可為剛柔複合式路麵在我國的推廣應用提供理論支撐。

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